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地鐵管片生產(chǎn)質(zhì)量控制

文章來源：河南康暉     發(fā)布時間：2015-06-18 17:12:14

前言

盾構(gòu)隧道一般采用混凝土管片襯砌作為永久支護結(jié)構(gòu)，作為永久支護的管片制造技術(shù)，是地鐵隧道建設的關(guān)鍵技術(shù)之一。地鐵管片作為一種混凝土預制襯砌，在隧道開挖過程中，主要起到支撐和防水作用。
   管片生產(chǎn)工藝復雜，流程多，求要精度高；而目前的管片生產(chǎn)中普遍存在粗曠，生產(chǎn)質(zhì)量低下，管片損傷量大的問題；本文就上述矛盾，從管片生產(chǎn)的流程入手，以提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率為目的，提出對地鐵管片生產(chǎn)質(zhì)量控制的一些建議。
管片預制生產(chǎn)工藝技術(shù)主要包括混凝土配制、鋼筋骨架及其成型技術(shù)、振搗成型，管片脫模、混凝土養(yǎng)護及反轉(zhuǎn)運輸技術(shù)等。河南管片 鄭州管片 河南康暉管片 地鐵管片 盾構(gòu)管片 河南管片 鄭州管片 河南康暉管片 地鐵管片 盾構(gòu)河南

一、混凝土配制

混凝土配制技術(shù)是管片制作關(guān)鍵技術(shù)之一。管片混凝土具有高強度、高抗?jié)B要求；同時由于施工需要，它又要求低流動性、早期強度高等特點；同時預制施工可能經(jīng)歷冬夏。選擇合理的混凝土配制方案對保證混凝土良好的工作性能,結(jié)構(gòu)強度,防止結(jié)構(gòu)有害裂紋的產(chǎn)生,提高混凝土的抗?jié)B性有著重要的意義。
針對以上要求，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)工程盾構(gòu)管片混凝土的施工經(jīng)驗和相關(guān)領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)，混凝土的配制采用優(yōu)質(zhì)、早強、低熱水泥，水泥等級不低于42.5 級；級配良好的粗，細集料；優(yōu)質(zhì)粉煤灰(礦粉)；緩凝型高效減水劑；抗?jié)B劑等組份；配制時考慮低水灰比，小坍落度控制；同時，根據(jù)季節(jié)特征配制不同性質(zhì)混凝土。
根據(jù)國內(nèi)外的施工經(jīng)驗，用于盾構(gòu)管片的高性能混凝土應滿足如下基本要求：
⑴水膠比不大于0.35,混凝土坍落度小于60mm 易于澆注和振搗；
⑵抗壓強度等級大于C50；
⑶為滿足12小時模具周轉(zhuǎn)，要求混凝土澆注后10 小時即達脫模強度，20MPa以上；
⑷具有高抗?jié)B性，抗?jié)B等級大于S8 直至S12。河南管片 鄭州管片 河南康暉管片 地鐵管片 盾構(gòu)管片 河南管片 鄭州管

二.鋼筋籠制作

鋼筋籠制作主要把握好鋼筋原材進廠，下料，焊接等幾個方面。
2.1鋼筋的采購
     （1）根據(jù)采購程序?qū)︿摻罟探o予嚴格評審，選擇信譽好、質(zhì)量優(yōu)、價格合理的鋼筋供應商，并提交工程師審核認可后，再正式確定供應商。
     （2）每批鋼筋進廠要有該批鋼筋的質(zhì)量保證書，且必須是相同鋼筋等級、相同直徑，相同鑄造號碼、相同批號。
     （3）鋼筋原材料復試檢測頻率以每20t為一個單位，樣本從不同批、按檢驗要求取相應的尺寸和數(shù)量，按國家規(guī)定項目和要求進行測試。
     （4）測試單位由業(yè)主指定的有資質(zhì)的第三方進行測試。并出有效的測試報告。經(jīng)監(jiān)理工程師確認后，該批鋼筋掛牌標識進入待用狀態(tài)。
2.2鋼筋籠的加工
     （1）鋼筋除銹：采用室溫鋼筋噴砂設備對使用的鋼筋進行除銹處理。
     （2）焊接程序：1按照先成型鋼筋小粱后成型整體骨架的順序完成管片鋼筋骨架制作。2為保證鋼筋小粱的成型精確度，防止焊接過程中的鋼筋變形，設計并制作了專用胎具，胎具上設箍筋定位卡槽，卡槽位置根據(jù)設計位置預先確定，胎具弧型頂線設定位擋板以保證成型鋼筋弧度一致、保證線頭整齊，從而保證鋼筋小粱尺寸誤差符合要求。3骨架整體成型的胎具上設置彎螺栓孔位置、骨架寬度和骨架長度定位點，采用跳點法焊接工藝一次成型；
     （3）焊接要點：1鋼筋除銹后，將鍛制好的鋼筋焊接成網(wǎng)，并在鋼筋彎制設備上焊接組裝成管片鋼筋籠。2鋼筋籠采用二氧化碳氣體保護焊。焊點不得有損傷主筋的現(xiàn)象。除節(jié)點外，任何鋼筋的長度方向均不得采用焊接。3鋼筋籠應按先成片，后成籠的生產(chǎn)順序流水作業(yè)。鋼筋籠網(wǎng)片圓弧方向的定位精度控制在1mm以內(nèi)；焊接臺的限位控制板嚴格按鋼模板尺寸制作；鋼筋籠的整體制作精度控制在2mm以內(nèi)，整個生產(chǎn)過程中，鋼筋籠不得占有任何油漬。

三、混凝土的攪拌及振搗成型技術(shù)

 混凝土的攪拌國內(nèi)外基本均采用微電腦控制,電子計量,強制式攪拌生產(chǎn)的技術(shù)。混凝土的振搗成型技術(shù),目前國內(nèi)外基本有兩種方式：整體成型技術(shù)和人工振搗成型技術(shù)。河南管片 鄭州管片 河南康暉管片 地鐵管片 盾構(gòu)管片 河南管片 
3.1 振搗成型
（1）入模溫度測量
在混凝土澆筑前對入模溫度進行測量（由專職人員進行，并做好相關(guān)的記錄）：混凝土入模溫度不得低于5.
(2) 混凝土的澆筑
   a．測量后應盡快澆筑，減少熱量損失。
   b．每個模具分三層下料，每層之間隔40秒左右，保證管片的密實度、減少氣泡、砂眼等外觀缺陷。
 c．做好澆筑前的各種應急措施。
3.2  收面
管片混凝土澆注完成后，在上表面要進行精心的收面光面工作，使成型后的管片外表面光滑，平整，密實：
⑴粗光面：使用刮尺將模具內(nèi)多余的混凝土刮去（多刮少補）并磨平。
⑵中光面：在混凝土收水后，利用抹刀將混凝土表面抹平，壓光。
⑶精光面：在混凝土初凝時，使用長匙精工抹面，力求表面平滑，無收面匙印。

四、混凝土的養(yǎng)護技術(shù)

由于管片的生產(chǎn)必須適應盾構(gòu)快速掘進襯砌的要求，因此要求生產(chǎn)的混凝土管片快速達到脫模強度和盡快達到設計強度。這樣混凝土的養(yǎng)護技術(shù)就顯得十分關(guān)鍵，同時混凝土的養(yǎng)護技術(shù)對混凝土凝結(jié)硬化過程中防止有害裂縫發(fā)生提高管片抗?jié)B性方面也十分關(guān)鍵。為保證混凝土早期強度快速提高，滿足加快模具周轉(zhuǎn)頻率的要求，同時為防止混凝土凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生有害裂紋，合理選擇混凝土的養(yǎng)生工藝由為重要。國內(nèi)外大量工程實踐表明靜養(yǎng)，蒸養(yǎng)，濕養(yǎng)相結(jié)合的混凝土養(yǎng)護工藝，對提高混凝土早期強度，加快模具脫模周期，提高模具使用率，有效防止混凝土凝結(jié)硬化過程中自縮，干縮，溫度裂紋，提高混凝土抗?jié)B性能有十分重要的意義。在混凝土的養(yǎng)護技術(shù)上,有關(guān)研究成果是十分豐富的。
4.1 養(yǎng)護時間及溫度控制
一般而言, 混凝土管片養(yǎng)護可分為脫模前養(yǎng)護和脫模后養(yǎng)護。脫模前養(yǎng)護有的采取自然養(yǎng)護方式，有的則采取蒸汽養(yǎng)護方式，后者的優(yōu)點是能加快鋼模的周轉(zhuǎn)速度，但必須對蒸養(yǎng)最高溫度、內(nèi)外溫差、升溫和降溫梯度給以嚴格控制。
目前國內(nèi)管片生產(chǎn)的經(jīng)驗表明，蒸養(yǎng)時間以控制在8∽10 小時為宜，恒溫階段最高溫度不宜超過60℃，內(nèi)外溫差宜小于20℃，升溫和降溫梯度宜小于20℃/h。脫模后的養(yǎng)護常見有噴淋養(yǎng)護和蓄水養(yǎng)護，養(yǎng)護周期為7 天。
4.2 在地質(zhì)特性、管片配筋、混凝土配合比和施工參數(shù)相類同的情況下，當總推力達到12000-15000kN 時，噴淋養(yǎng)護的部分管片開始出現(xiàn)裂縫，而蓄水養(yǎng)護的管片則是完好無損，后者甚至在28000 kN 時仍未發(fā)現(xiàn)裂縫。上述的實例表明，國內(nèi)目前水泥含量大，多超過400kg/m3 的C50 混凝土管片，似乎只有通過7 天以上的蓄水養(yǎng)護，水化作用才進行得充分，才能增強混凝土的密實度，從而更有效地從源頭防止開裂。
4.3 養(yǎng)護工藝
關(guān)于管片混凝土的養(yǎng)護技術(shù)一般的做法是：采用靜養(yǎng)，蒸養(yǎng)，濕養(yǎng)相結(jié)合的混凝土養(yǎng)護工藝：
⑴ 靜養(yǎng)：混凝土澆注成型后，置于自然環(huán)境中2～4h 自然養(yǎng)護。
⑵ 蒸養(yǎng)：靜養(yǎng)結(jié)束后，蓋上養(yǎng)護罩，開始緩慢均勻通入蒸汽升溫，通過專用的溫度測量計不定時測量升溫情況和溫度值，作好詳細的養(yǎng)護記錄，保證溫升不超過15～20℃/h，最高溫度不超過60℃；當罩內(nèi)溫度均勻升高到50℃～60℃時，恒溫養(yǎng)護3～4h。再均勻緩慢降溫，溫降速度不超過20℃/h。與外界同溫后即可拆去養(yǎng)護罩。
⑶ 濕養(yǎng)：通過蒸養(yǎng)的管片，強度均可達到拆模起吊的要求。將管片起吊放入養(yǎng)護水池中，養(yǎng)護約7 天后混凝土在強度的發(fā)展和有害裂縫防止方面均可達到滿意的程度，即可吊放到堆場堆存，以備安裝使用。
在蒸養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展上，以往一般都是靠人工操作來完成。由于普通儀表精度低，手動開關(guān)閥門不精確，依靠人工測溫、帆布覆蓋、大養(yǎng)護池的養(yǎng)護方法溫度控制誤差較大，盾構(gòu)管片的高質(zhì)量要求很難保證。因此開發(fā)計算機自動控制蒸養(yǎng)系統(tǒng)是十分必要的。隨著蒸養(yǎng)技術(shù)研究的不斷深入,目前在這些方面均有較大的改進, 蒸養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展日趨成熟。

五. 管片脫模吊運技術(shù)

蒸養(yǎng)結(jié)束混凝土達到足夠的強度（脫模強度由實驗室測定）后，即可拆除管片的模具。
5.1 拆模時應注意以下幾點：
①拆模前應清除干凈混凝土殘積物，且整個清除過程及拆模過程中均不得有錘打、敲擊等野蠻操作行為。
②拆模順序為：先拆卸系桿螺栓，再拆卸旁模與底模固定螺栓，后拆卸側(cè)模與端模連接螺栓，順序依次拆除蓋模，旁模，端模 。所有螺栓及模板拆下后，均必須清抹干凈，涂刷養(yǎng)護油或養(yǎng)護劑并在指定位置堆放整齊。
③脫底模時，為防止起吊時管片產(chǎn)生有害裂縫，脫模吊具選用4 個真空吸盤吸附管片上表面。由于管片最大單片重約11t,因此每個吸盤的吸附力應不小于5t。
5.2 缺陷的修復
① 管片表面一般的缺陷（水泡，氣泡），在征得監(jiān)理工程師的同意后，方可進行修補。
修補時 ，先用海棉蘸漿涂沫，再用修補劑填補，用灰匙抹平。
② 對于深度＞2mm，直徑＞3mm 的缺陷，采用二次填補方式，一次填補的材料干縮后，再二次填補抹平。
③ 管片修補劑采用丁二烯和苯乙烯共聚物乳液與水泥混物攪拌成粘結(jié)水泥漿，其與瞬凝水泥共同制成管片修補劑。施工前使基面潮濕，水泥漿施工厚度不超過2mm，然后再將瞬凝水泥涂于水泥漿上即可。（乳液屬性可參照以下：比重1.01，PH 值10.5，無毒，乳液與水泥按1：2 重量比拌至均質(zhì)，粘稠狀態(tài)。）
5.3 管片吊運
  從鄭州地鐵的管片生產(chǎn)狀況來看轉(zhuǎn)運，轉(zhuǎn)運過程中對管片的損傷極大，特別是對外觀質(zhì)量造成了很大的缺陷，主要為缺棱少角，嵌縫槽破損，外表面掉皮等外觀缺陷。經(jīng)分析，主要原因為在管片轉(zhuǎn)運過程中吊裝方法不當，吊鉤、叉車撞擊損傷。
不適當?shù)钠鸬醴椒〞鹪缙趶姸绕偷墓芷_裂。圖5-1所示為河南康輝管片廠采用的管片起吊方式。每塊管片(標準塊)近四噸重，由受力分析可知吊點處有相當大的應力集中，單點起吊應力集中尤為嚴重，再加上手孔、吊裝孔處鋼筋密集，混凝土可能不密實?？?jié)B試驗也顯示，吊裝孔處的裂紋要比手孔處的多而密。

 
                     圖5-1 管片起吊受力示意圖
 
在管片起吊技術(shù)的改進上,目前歐洲采用真空吸盤脫模技術(shù)，我國部分管片生產(chǎn)廠家也運用了此技術(shù)。在我國管片的脫模起吊技術(shù)也采用多點吊,使用軟吊帶的較多, 這可在一定程度上降低應力集中，對吊裝裂縫的預防效果十分好。該技術(shù)具有以下優(yōu)點：
①    當混凝土強度達到C18(約為設計強度的36%)時，即可脫模；
②操作簡單、迅速、勞動強度低；
③利用真空吸附管片，對管片無損傷；
④真空吸盤面積大，可防止脫模起吊過程中管片的擺動．避免管片與模具的磕碰而造成管片掉角、掉塊等現(xiàn)象。

七.結(jié)論

  從管片生產(chǎn)工序上來看，加強原材料的控制是管片質(zhì)量的源頭；在生產(chǎn)過程中對各個步驟的嚴要求是管片質(zhì)量的靈魂；而新技術(shù)、新工藝的不斷引進和創(chuàng)新是管片質(zhì)量提高的動力，只有這樣，管片生產(chǎn)才會向著高質(zhì)量、高科技、高效率的方向邁進。
 
參考文獻：
[1] 盾構(gòu)掘進隧道工程施工及驗收規(guī)范
[2]  地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范GB50299-1999